Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Determinação de gases dissolvidos em óleo vegetal utilizado como fluido isolante em transformador de distribuição
AUTORES: Lemos de Moura Santiago, J. (UFPI) ; Matos de Oliveira, F. (UFPI) ; Cardoso Figueiredo, F. (UFPI) ; Moura Melo, S. (UFPI) ; Ribeiro dos Santos Júnior, J. (UFPI)
RESUMO: A determinação de gases dissolvidos em óleos de transformadores faz parte do conjunto de análises preditivas realizadas pelo setor elétrico. Dependendo do tipo de gás gerado o equipamento poderá ser desativado, a fim de evitar acidentes e consequentemente prejuízos às companhias energéticas. Dentro dessa perspectiva, compararam-se os gases a serem detectados, a partir de uma mistura de gases padrão, com amostras de óleo de amêndoa de coco babaçu que foi utilizado como fluido isolante para transformador elétrico.
PALAVRAS CHAVES: GASES DISSOLVIDOS; ÓLEO VGETAL; TRANSFORMADORES ELÉTRICOS
INTRODUÇÃO: A determinação dos gases dissolvidos em óleos isolantes é uma importante ferramenta de diagnóstico de falhas em transformadores elétricos, tanto em manutenções corretivas como em preditivas.
Os transformadores podem gerar gases durante seu funcionamento em função de eventos relacionados à corrente e tensão circulante. Comumente são gerados os seguintes gases: hidrogênio (H2), acetileno (C2H2), etileno (C2H4), metano (CH4), etano (C2H6), oxigênio (O2), nitrogênio (N2), monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2)(ABNT, 2006) (ABNT, 1982).
Uma das primeiras análises que dependem do tipo de óleo é o processo de geração de gases. A análise de gases dissolvidos em óleos de transformadores é utilizada pelas companhias energéticas como parte dos programas de monitoramento de condições gerais do sistema elétrico a fim de detectar falhas no interior de um transformador. Essas concentrações, proporções e taxas de geração de vários gases dissolvidos no óleo são, utilizados para avaliar as condições de falhas nos transformadores, que pode ser elétrica ou térmica (MARTIN et al., 2010).
Os trabalhos de análises de gases de transformadores são escassos para óleos vegetais já que só foram utilizados na última década quando os transformadores passaram a ter fluidos isolantes vegetais, entre eles, o Envirotemp FR3 (MARTIN et al., 2010).
MATERIAL E MÉTODOS: O equipamento utilizado foi um cromatógrafo a gás para análise de gases de óleos de transformadores (TOGA), da marca Thermo Scientific calibrado com uma mistura de gases padrão de acordo com as especificações da Norma ABNT NBR 7274, que utiliza Argônio, Hidrogênio e Ar sintético de elevada pureza.
O procedimento para a análise de gases dissolvidos no óleo de amêndoa de coco babaçu consistiu em adicionar uma alíquota de óleo em um frasco purgado com argônio, fechado, analisando-se uma alíquota gasosa gerada. Os gases gerados são transferidos para a fase vapor (headspace) através de aquecimento e agitação de acordo com a Norma ASTM D – 3612- 02 Method C –Headspace sampling. Esse cromatógrafo (TOGA) é composto por Head Space Sampler Triplus® equipado com seringa de 2,5 ml com sistema de purga da seringa com argônio, forno de aquecimento para agitador de amostras; equipado com injetor split ou splitless, detectores FID e TCD, sistema de metanação composto por duas colunas uma para separação de gases leves (H2, O2, N2, CO) e a outra para separação de outros compostos (CO2, C2H2, C2H4, C2H6);e um Sistema para conversão de CO e CO2 em CH4.
Para cada amostra são utilizados frascos para headspace com capacidade de 20 mL com seus respectivos septos e lacres.
Realizou-se a padronização com uma mistura de gases padrão e em seguida realizou-se as análises do óleo de amêndoa de coco babaçu e de óleo mineral, de acordo com o descrito na norma ABNT NBR 7070, sendo realizada em triplicata.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A análise cromatográfica de gases dissolvidos no óleo de amêndoa de coco babaçu apresentou o perfil apresentado na Figura 1b.
Os níveis de CO2, N2 e O2 indicado no cromatograma dos gases dissolvidos no óleo foram comparados com o padrão de ar atmosférico como apresentado na Figura 2a. A presença dos picos de nitrogênio e oxigênio revelou que o transformador esteve em contato com o ar. Isso pode ter ocorrido logo após seu enchimento, quando foi necessário completar o nível de óleo e/ou na manutenção para corrigir o carregamento do transformador de distribuição de acordo com o indicado pelo relatório de acompanhamento elétrico.
De acordo com o apresentado na Figura 2, o óleo de amêndoa de coco babaçu após um ano de acompanhamento, não apresentou sinais de gases combustíveis (H2, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, CO), estando todos abaixo dos níveis de detecção, quando comparado ao padrão de calibração de hidrocarbonetos como mostrado na figura 2a. Esses resultados sugerem a elevada estabilidade química e térmica do transformador preenchido com esse óleo vegetal, que foi aplicado como fluido isolante.
A partir da análise de gases dissolvidos podemos acompanhar a possível evolução do envelhecimento ou desgaste térmico e elétrico do óleo. Os cromatogramas sugerem que o transformador com óleo de amêndoa de coco babaçu não apresentou níveis detectáveis de gases dissolvidos, permitindo constatar que o equipamento encontra-se em perfeitas condições de funcionamento.
CONCLUSÕES: Os níveis de gases dissolvidos estabelecidos nas normas pertinentes a essa análise indicou que o óleo de amêndoa de coco babaçu não apresentou níveis detectáveis, portanto esse equipamento encontra-se em perfeitas condições funcionamento de acordo com essa análise.
AGRADECIMENTOS: UFPI, ELETROBRAS (DISTRIBUIÇÃO PIAUÍ), GRUPO BIOELETROQUÍMICA - UFPI
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] ABNT. Interpretação Da Análise De Gases De Transformadores Em Serviço. ABNT NBR 7274 1982.
[2] ABNT. Amostragem De Gases E Óleo Mineral Isolante De Equipamentos Elétricos E Análise Dos Gases Livres E Dissolvidos. ABNT NBR 7070. Brazil 2006.
[3] MARTIN, D.; LELEKAKIS, N.; DAVYDOV, V.; ODARENKO, Y. Preliminary Results for Dissolved Gas Levels in a Vegetable Oil-Filled Power Transformer. Electrical Insulation Magazine, IEEE, v. 26, p. 41-48, 2010.